如果没有上帝粒子,我们抬脚一跑就是光速,想想都过瘾!

希格斯场一种神奇的存在,如果没有它,我们的世界将会怎样呢?

粒子物理中有一个特别的理论,认为希格斯场弥漫在真空中并且赋予基本粒子以质量,包括W&Z玻色子、电子、夸克以及其他粒子。如果确实如此,那么当希格斯场消失后粒子就只能以光速运动。当然,空间内的希格斯场是无处不在不会消失的。当你正在看手机时,你的目光正在穿过希格斯场:光子没有和希格斯场发生作用,依旧按光速传播。希格斯场实际上非常奇特。

希格斯场无所不在,会和粒子发生作用从而赋予粒子以质量,这种质量会导致粒子在空间中的飞行速度小于光速—比如电子。但是粒子会继续无阻力运动:根据牛顿定律,没有外力作用时粒子会保持匀速直线运动。如果我们意识到粒子的能量决定其速度,那么就能得这个谜团的部分解答;因为希格斯场是真空的最低能量状态,所以粒子和希格斯场之间无法进行能量交换,因此粒子也会保持速度不变。

而相对于希格斯场的速度的绝对值也是不可能被测定的。就像超导性和磁性这些最低能态只能存在于足够低温的条件下,充满希格斯的真空也是一种在足够“低”温度下存在的最低能态,而这个“低”代表10摄氏度!在10摄氏度以上,理论上认为宇宙的基态不包括希格斯场。在宇宙大爆炸发生后的万亿分之一秒,宇宙温度高于这个值,而希格斯场从这时开始才充满真空,并赋予基本粒子以质量。

就像电磁场中发生涟漪产生量子包一光子,希格斯场会产生希格斯波色子。在鸡和蛋理论下,希格斯玻色子本身会感知到弥漫的希格斯场从而具有质量。希格斯理论认为,希格斯玻色子质量非常大,约为氢原子质量的1000倍。根据量子测不准原理,虚拟的希格斯玻色子在真空中做内外波动,如果精确测量真空对于粒子(比如电子)的影响以及力载体W和Z玻色子的性质,就会发现它们都会受到虚拟的希格斯玻色子的影响。将所有这些研究结果汇总,会发现希格斯玻色子似乎比之前想象的要轻,也许只有氢原子质量的150倍。

在CERN欧洲核子研究组织有一条磁性环长达27千米,可以约束高速质子,当高速质子相互对撞会产生一种适宜波色子生成的环境。这个加速器是“大型强子对撞机(LHC),经过十年的艰苦建设于2007年完成。这个实验可能需要数月来完成,而之后的数据分析和提炼更需要数年,它将继续为我们揭示这个上帝粒子的神秘面纱。

希格斯玻色子被称为上帝粒子一点不为过,因为它赋予了基本粒子的质量,假设没有希格斯玻色子的存在,那么电子,原子,分子大到宏观世界都不存在质量,那我们真是一抬脚就超光速,这个假设的前提是我们的世界还依然健在!

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